模糊控制理论应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模糊控制理论及应用,计算机控制技术,第六章 模糊控制,模糊控制理论及应用计算机控制技术,1,模糊理论的发展,“Fuzzy”概念是1965年由美国的自动控制专家Zadeh首次提出来的。,1974年英国工程师Mamdani 首次把模糊数学应用于锅炉和蒸汽机的控制，获得了圆满的成功。,模糊理论的发展“Fuzzy”概念是1965年由美国的自动控,2,模糊概念,80年代以来，自动控制系统被控对象的特点：,多输入-多输出的强耦合性；,参数的时变性；,严重的非线性；,从系统对象获得的知识信息量相对减少；,对控制性能的要求日益高度化。,精确建模,描述的模糊性,模糊概念80年代以来，自动控制系统被控对象的特点：精确建模描,3,模糊控制的感性认识1,模糊控制与经典控制理论的本质区别：,模糊控制的核心只用已知的系统的粗略的知识描述系统，并在此基础上引入模糊控制算法。,模糊控制的感性认识1模糊控制与经典控制理论的本质区别：,4,模糊控制的特点：,不用数学方程，而用语言为代表的模糊变量描述系统；,用条件命题语句记述模糊变量间的关系；,用模糊推理方法实现系统的运算。,模糊控制的感性认识2,模糊控制的特点：模糊控制的感性认识2,5,举例1：,汽车倒车开进停车库,（两车之间）,考虑：传统的微分方程法,车的位置为,，,车的方向为,车的状态为,x,=(,)，,操作量为,u=(u,1,u,2,),，,u,1,为前轮的角度，,u,2,为车速,车的运动方程,求出使,x,从,x,0,移动到,中某一点的操作量,u,车的初始状态,最终可能的全部停车状态,？,举例1：汽车倒车开进停车库（两车之间）考虑,6,解决方案,在汽车驾驶学校，教员通过简单的口头传授将汽车开入车库的技能教会学员。,“先把方向盘向左打，前进、停车，然后再调整方向盘、后退，如不成功就再来一次”,模糊控制算法,特点：很强的鲁棒性,解决方案在汽车驾驶学校，教员通过简单的口头传授将汽车开入车库,7,举例2:,两辆车前后追踪高速行驶,当前后两辆车相距过近时，后面的一辆车就应当减速以免发生碰撞。,模糊控制规律和模糊推理,规则：如果两车相距过近就减速,状况：两车现相距20m,操作：刹车、大幅度减速,大前提,小前提,推理结果,举例2:两辆车前后追踪高速行驶当前后两辆车相距过近时，后面的,8,模糊集 ,用数学方法表述模糊概念的手段,模糊概念的量化,横轴代表体温，它是问题所涉及的范围，称做台集合；,纵轴是从0到1的一个实数闭区间，函数在该区间内取值，表现台集合中某一个数值究竟在多大程度上符合所表达的模糊概念。,模糊集 用数学方法表述模糊概念的手段模糊概念的量化,9,模糊数学,不仅抓住了事物的两头，判明Yes和No，且还注意到它们中间的联接，用函数的方法细腻地刻画出它们之间符合自然的过渡过程。,台集合为上班的单程路途时间，范围为03h。,模糊数学不仅抓住了事物的两头，判明Yes和No，且还注意到它,10,模糊集合与分明集合,A=A,B,C,D,B=上海，东京，纽约,C=x|x是一个自然数,D=x|x是世界上的商业、金融中心城市,E=x|x是一个大数,模糊集合与分明集合A=A,B,C,D,11,隶属函数 定义模糊集合的方法,隶属函数,是一个从论域到闭区间0，1的一个映射：,论域中的元素x越接近,A,，则h,A,（x）的取值越接近1，表示x属于,A,的程度越大；反之，h,A,（x）的取值就越接近于0。,隶属函数 定义模糊集合的方法隶属函,12,隶属函数及其确定,普通集合论中，是0，1的二值逻辑；,描述客观事物的FUZZY性，将二值逻辑推广至0，1间的连续逻辑值；,隶属函数的确定：,1）Fuzzy统计法；,2）人工函数,隶属函数及其确定普通集合论中，是0，1的二值逻辑；,13,隶属函数的确定：Fuzzy统计法,隶属函数的确定：Fuzzy统计法,14,模糊控制理论应用课件,15,隶属函数的确定：人工函数,1）梯形：“降半的”、“升半的”、“对称的”,隶属函数的确定：人工函数1）梯形：“降半的”、“升半的”、“,16,2）正态分布,3）s形,4）三角形,2）正态分布,17,模糊控制一般过程,控制对象模糊化；,模糊逻辑、模糊推理；,去模糊,精确控制。,模糊控制一般过程控制对象模糊化；,18,模糊控制器的结构,模糊控制器的结构,19,模糊控制器的核心是模糊控制规则。在模糊控制器中，模糊控制规则一般取“ifthen”的形式。,if x1is大AND x2 is小 then y is 中,控制规律的前件部,后件部,模糊控制器的核心是模糊控制规则。在模糊控制器中，模糊控制规则,20,模糊语言变量,对某一物理量的模糊化的描述,模糊语言变量对某一物理量的模糊化的描述,21,模糊控制理论应用课件,22,设计模糊控制器的方法,依据专家的知识和经验,依据操作员操作模型的方法,建立受控系统模糊模型的方法,设计模糊控制器的方法依据专家的知识和经验,23,依据专家的知识和经验,控制变量：,d,模糊变量的隶属函数,控制规则,设汽车距离导引线的垂直距离为d，汽车的指向角为,而汽车方向盘的转角为,d,均为采用LEFT、MIDDLE、RIGHT三种语言模糊描述,采用LEFT、RIGHT两种描述,依据专家的知识和经验控制变量：d,模糊变量的隶属函,24,模糊控制理论应用课件,25,模糊控制理论应用课件,26,依据操作员操作模型的方法,依据操作员操作模型的方法,27,模糊控制理论应用课件,28,建立受控系统模糊模型的方法,建立受控系统模糊模型的方法,29,理 念,用精确的数学来处理模糊的对象，并非用模糊（不精确）的数学来解决模糊的对象；,模糊隶属度及模糊控制策略极大包含了人的主观因素；,模糊控制器具有非线性特征。,理 念用精确的数学来处理模糊的对象，并非用模糊（不精,30,